JP6311567B2 - 車両下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両下部構造に関する。

サスペンションアームの一部をサイドレールの側面に固定されたバウンドストッパ（リバウンド）に当接させることにより、サスペンションアームのバウンド（リバウンド）を規制する車両下部構造が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平５− ８５４０１号公報 特開平６−１７１３３２号公報

ここで、サイドレールの側面に固定されたバウンドストッパにはサスペンションロアアームから上方向の大きな荷重が作用する。そのため、このような車両下部構造には上方向の荷重に対する大きな耐力が求められるが、従来の構造においてはさらなる改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、上方向の荷重に対する耐力（最大負荷荷重）が向上された車両下部構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明に係る車両下部構造は、車両前後方向を長手方向として配置された矩形断面形状のサイドレールを含んで構成された車体骨格部材と、前記車体骨格部材に対して揺動可能に支持されたロアアームと、前記サイドレールの車幅方向外側の側面に接合されたストッパブラケットと、前記ストッパブラケットの下側に取り付けられ、前記ロアアームと当接することで前記ロアアームの車両上方側への揺動変位を制限するストッパ部材と、を備えた車両下部構造であって、前記ストッパブラケットは、車両上方かつ車両幅方向外側の斜め上方を向く面を構成する傾斜部を有し、前記傾斜部は、車両上方に向かうにつれて前記側面に沿うように湾曲して形成され、前記傾斜部の上端は、前記側面における車両上下方向中央より車両上下方向上端に近い位置に接合されている。

請求項１記載の本発明では、悪路走行時などにロアアームが上方向に回転（揺動）した場合、回転したロアアームがストッパ部材に当接し、ストッパ部材を介してストッパブラケットの下側に上方向の荷重が入力される。そして、入力された荷重は、ストッパブラケットの傾斜部を介して上方向に伝達される。

ここで、本発明のストッパブラケットの傾斜部は、その上端がサイドレールの側面における車両上下方向中央よりも車両上下方向上端に近い位置に接合されている。このため、ストッパブラケットの傾斜部を介して上方向に伝達された荷重は、サイドレールのうち比較的剛性の高い部位である角部付近に伝達される。

さらに、本発明のストッパブラケットの傾斜部は、車両上方に向かうにつれてサイドレールの側面に沿うように湾曲して形成されている。このため、上方向の荷重によりストッパブラケットが変形する場合には、傾斜部がサイドレールの側面に接触するように変形する。その結果、当該接触した部分からもサイドレールへ荷重が伝達され、ストッパブラケットとサイドレールとの接合部分における応力を低下させることができる。
請求項２記載の本発明に係る車両下部構造は、請求項１記載の車両下部構造において、前記ストッパブラケットは、前記傾斜部と、車両上下方向に沿った面を構成すると共に前記傾斜部と稜線部を介して接続された縦壁部と、からなる側面部材を含んで構成され、前記側面部材を車両上下方向に直交する平面で切断したときの断面構造は、車両幅方向内側が開放された略Ｕ字状とされている。
請求項３記載の本発明に係る車両下部構造は、請求項２に記載の車両下部構造において、前記ストッパブラケットは、前記側面部材と、前記側面部材の下端に接合されて前記ストッパブラケットの底面を構成する底面部材と、を含んで構成されている。
請求項４記載の本発明に係る車両下部構造は、請求項３に記載の車両下部構造において、前記底面部材には、前記ストッパ部材が取付けられる締結孔が形成され、前記締結孔は、前記ストッパブラケットの車両幅方向中央よりも車幅方向外側に形成されている。
請求項５記載の本発明に係る車両下部構造は、請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の車両下部構造において、前記稜線部は、略Ｕ字状であり、前記傾斜部の車両前後方向両端及び車両上下方向下端から前記稜線部を介して前記縦壁部が延在している。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る車両下部構造は、上方向の荷重に対する耐力（最大負荷荷重）を向上させることができるという優れた効果を奏する。

本実施形態に係る車両下部構造の車両後方側を示す斜視図である。 本実施形態に係る車両下部構造の車両前方側を示す斜視図である。 本実施形態に係る車両下部構造の概略構成を示す平面図である。 図３の４−４線に沿った断面図である。 ストッパブラケットに下方から過大な荷重が作用した状態を示しており、（Ａ）は比較例における変形状態を示す変形分布図であり、（Ｂ）は本実施形態における変形状態を示す変形分布図である。 本実施形態及び比較例に係り、ストッパブラケットの底面を構成する底面部材の変位（上下方向）と反力を示すグラフである。

以下、図１〜図６を用いて、本発明に係る車両下部構造の一実施形態について説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、又矢印ＵＰは車両上方側を示している。さらに、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示している。

＜全体構成＞
図３及び図４には、本実施形態に係る車両下部構造が適用された車両１０の右側フロントサスペンション周辺の構成が示されている（なお、本実施形態ではダブルウィッシュボーン式のサスペンションとされている）。この図に示されるように、本実施形態に係る車両下部構造は、車両前後方向を長手方向として配置されたサイドレール１２と、サイドレール１２に固設されたロアアーム取付ブラケット１４と、ロアアーム取付ブラケット１４に揺動可能に支持されたサスペンションロアアーム１６（以下、単に「ロアアーム１６」という）と、ロアアーム１６の揺動変位を制限するバウンドストッパ１８と、を備えている。

サイドレール１２は、矩形断面形状とされており、車体の骨格を構成する車体骨格部材の車幅方向両側において車両前後方向に延在されている。なお、本実施形態では、サイドレール１２は、共に断面Ｕの字状に形成されたサイドレールアウタパネル１２Ａとサイドレールインナパネル１２Ｂとが接合されることにより形成されているが、本発明の「サイドレール」はこの構成に限られない。

サイドレール１２には、ロアアーム取付ブラケット１４が固設されている。ロアアーム取付ブラケット１４は、サイドレール１２の車両上下方向下側及び車両幅方向内側に延在されており、ロアアーム１６をサイドレール１２下方において揺動可能に支持するための締結部（図示省略）が形成されている。

ロアアーム取付ブラケット１４の締結部には、ロアアーム１６が支持されている。ロアアーム１６は、車両幅方向内側（車体側）において二股に分かれた所謂Ａ型アームであり、車両幅方向外側（タイヤ側）のボールジョイント部１６Ａにおいてステアリングナックル（図示省略）を支持している。他方、車両幅方向内側端部の前側ロア締結部（図示省略）及び後側ロア締結部１６Ｂは、ロアアーム取付ブラケット１４の締結部により車体骨格部材に対し揺動可能に支持されている。このように構成されて、ロアアーム１６は、車体骨格部材に対し、車両前後方向の軸周りに揺動（回転）可能とされている。

サイドレール１２及びロアアーム取付ブラケット１４の車幅方向外側には、バウンドストッパ１８が固設されている。バウンドストッパ１８は、ストッパブラケット２０と、ストッパブラケット２０の下側に取付けられたストッパ部材２２と、により構成されている。そして、ストッパブラケット２０は、ストッパブラケット２０の側面を構成する側面部材２４と、側面部材２４の下端に接合されてストッパブラケット２０の底面を構成する底面部材２６と、から構成されている。

底面部材２６には、締結孔３０が形成され、この締結孔３０にストッパ部材２２が締結部材により取付けられている。ストッパ部材２２は、ハット形状に形成された金属製の保持ケース３２と、保持ケース３２内に配置された弾性部材であるゴム部３４と、から構成されている。

バウンドストッパ１８は、平面視でロアアーム１６の一部と重なる位置に設けられており、ロアアーム１６が上方向に回転（揺動）した場合には、ロアアーム１６の上面１６Ｔがバウンドストッパ１８のストッパ部材２２（ゴム部３４）に当接するようになっている。これにより、ロアアーム１６の揺動変位が車両上方側で制限されている。

＜要部＞
以下、本発明の要部である「ストッパブラケット」としてのストッパブラケット２０について詳述する。

図１及び図２に示されるように、ストッパブラケット２０の側面部材２４は、車両幅方向外側かつ車両上方側の斜め上方を向いた面を構成する傾斜部３６と、傾斜部３６の車両前後方向両端及び車両上下方向下端から後述する稜線部３８を介して延在され、車両上下方向に沿った面を構成する縦壁部４０と、からなっている。このように構成されて、側面部材２４を車両上下方向に直交する平面で切断したときの断面構造は、車両幅方向内側が開放された略Ｕ字状とされている。

傾斜部３６と縦壁部４０との境界には、略Ｕ字状に稜線部３８が形成されている。稜線部３８の車両後方側の上端３８Ａは、側面部材２４の上端付近に位置している。換言すると、側面部材２４の車両後方側においては、縦壁部４０が側面部材２４の上端まで延在されている。他方、稜線部３８の車両前方側の上端３８Ｂは、側面部材２４の上端付近ではなく、側面部材２４の車両上下方向中央付近に位置している。換言すると、側面部材２４の車両前方側においては、縦壁部４０が車両上下方向中央付近までしか延在されていない。

図４に示されるように、傾斜部３６は、サイドレール１２側に向かって湾曲しており、車両上方に向かうにつれてサイドレール１２の側面１２Ｓに沿うように形成されている。そして、傾斜部３６の上端部（側面部材２４の上端部）は、サイドレール１２の側面１２Ｓの上端付近に接合されている。

また、ストッパブラケット２０の底面部材２６に形成された締結孔３０は、ストッパブラケット２０の車両幅方向中央よりも外側（ストッパブラケット２０の先端側）に形成されている。

次に、本実施形態のストッパブラケット２０とサイドレール１２及びロアアーム取付ブラケット１４との接合関係を説明する。

図１及び図２に示されるように、ストッパブラケット２０の上部は、溶接部Ｗ１において、サイドレール１２の側面１２Ｓにアーク溶接により接合されている。この溶接部Ｗ１は、ストッパブラケット２０の車両後方側を上下方向に延び、ストッパブラケット２０の上端部から車両前方側へ回しこまれている。そして、この溶接部Ｗ１の車両前方側の端部は、ストッパブラケット２０の上端部から車両下方に若干延長された位置とされている。

また、溶接部Ｗ１の車両前方側の端部の下方では、溶接部Ｗ２において、ストッパブラケット２０がロアアーム取付ブラケット１４とアーク溶接により接合されている。このように、溶接部Ｗ１と溶接部Ｗ２との間に溶接されていない部分が設けられてることで、ストッパブラケット２０の車両前方側において接合が断続化されている。また、溶接部Ｗ１の車両後方側の端部の下方では、溶接部Ｗ３において、ストッパブラケット２０の下部がロアアーム取付ブラケット１４とアーク溶接により接合されている。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態では、悪路走行時などでサスペンションがフルバウンドした場合、ロアアーム１６が上方へ回転して、ストッパ部材２２（ゴム部３４）に下方から衝突（当接）する。下方から衝突を受けたストッパ部材２２は、ストッパブラケット２０の底面部材２６の締結孔３０周辺に荷重を伝達する。そして、底面部材２６の締結孔３０周辺から入力された上方向の荷重は、ストッパブラケット２０の側面部材２４を介して上方に向かって伝達される。

本実施形態では、側面部材２４の上端部は、サイドレール１２の側面１２Ｓの上端付近に接合されている。このため、側面部材２４を介して上方へ伝達された荷重は、サイドレール１２の上端付近に伝達される。換言すると、荷重に対する剛性が高いサイドレール１２の角部（上側稜線部）付近に伝達される。この結果、サイドレール１２の側面１２Ｓの車両上下方向中央付近での面外変形が小さくなり、ストッパブラケット２０とサイドレール１２との溶接部Ｗ１における応力を低下させることができる。

また、本実施形態では、ストッパブラケット２０の底面部材２６に形成された締結孔３０は、ストッパブラケット２０の車両幅方向中央よりも外側（ストッパブラケット２０の先端側）に形成されている。このため、ロアアーム１６からストッパ部材２２を介して入力される荷重は、ストッパブラケット２０の底面部材２６の車幅方向中央よりも外側から入力される。この結果、ロアアーム１６から入力された荷重は、縦壁部４０よりも傾斜部３６及び稜線部３８を介して上方へ伝達されやすくなっている。

さらに、本実施形態では、稜線部３８の車両後方側の上端３８Ａは、側面部材２４の上端付近に位置している。換言すると、ストッパブラケット２０（側面部材２４）の上端付近まで稜線部３８が形成されている。このため、稜線部３８を介して伝達される荷重が、サイドレール１２の角部（上側稜線部）付近に伝達される。この結果、ストッパブラケット２０とサイドレール１２との溶接部Ｗ１における応力をより効率的に低下させることができる。

また、本実施形態では、ストッパブラケット２０の傾斜部３６は、サイドレール１２側に向かって湾曲しており、車両上方に向かうにつれてサイドレール１２の側面１２Ｓに沿うように形成されている。このため、上方向の衝撃荷重が加わり、ストッパブラケット２０が変形する場合、傾斜部３６がさらに湾曲するように変形して、傾斜部３６の一部がサイドレール１２の側面１２Ｓに接触する。その結果、当該接触部からサイドレール１２へ荷重が伝達されるので、溶接部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３における応力を低下させることができる。

さらに、本実施形態では、ストッパブラケット２０の稜線部３８の車両前方側上端３８Ｂは、側面部材２４の車両上下方向中央付近に位置している。すなわち、ストッパブラケット２０の傾斜部３６とサイドレール１２の側面１２Ｓとの距離が、車両前方側において狭く形成されている。このため、上述した変形が起こる場合、傾斜部３６がサイドレール１２の側面１２Ｓに接触しやすくなっている。その結果、傾斜部３６とサイドレール１２の側面１２Ｓとの接触部から荷重が伝達されやすくなるので、溶接部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３における応力をより効率的に低下させることができる。

上記の作用及び効果について、比較例を用いて説明する。

図４には、比較例に係るストッパブラケット２００が二点破線により示されている。このストッパブラケット２００の基本的構成は、本実施形態のストッパブラケット２００と共通しているが、具体的形状やサイドレール１２との位置関係は相違している。具体的には、比較例に係るストッパブラケット２００の上端は、サイドレール１２の側面１２Ｓの上下方向中央付近に接合されている。また、ストッパブラケット２００の傾斜部は湾曲されておらず、サイドレール１２の側面１２Ｓに沿うようには形成されていない。

図５（Ａ）には、比較例に係るストッパブラケット２００に下方から過大な荷重が入力された場合の変形状態が示されている。ストッパブラケット２００に下方から過大な荷重が入力されると、傾斜部が折れ、縦壁部が面外変形して内側に凹む。その後、さらに変形が進行し、稜線部が折れるように変形が進行する。

これに対し、図５（Ｂ）に示されるように、本実施形態では、下方から過大な荷重が入力された場合、荷重は傾斜部３６や稜線部３８を介して上方へ伝達され、サイドレール１２の角部に伝達される。このため、サイドレール１２の側面１２Ｓ上下方向中央付近での変形量が比較例と比べて小さくなっている。また、傾斜部３６を上方に伝わる荷重は、湾曲した傾斜部３６をさらに変形させて、車両前方側において傾斜部３６をサイドレール１２の側面１２Ｓに接触させる。このため、傾斜部３６の車両前方側において変形量が大きくなるが、その分、溶接部における変形量が小さくなっている。これらの結果、図６に示されるように、本実施形態では、比較例と比べて最大負荷荷重（耐力）が大幅に向上されている。

また、本実施形態では、車両前方側において、溶接部Ｗ１、Ｗ２が断続化されている。このため、微小ラップ衝突やオフセット衝突が起きた場合、車両前方側の溶接部の端部が起点となり変形する。この結果、衝突エネルギーが吸収され、キャビンにサイドレール１２などが侵入することを抑制することができる。

〔上記実施形態の補足説明〕
なお、上述した実施形態では、側面部材２４の上端部（傾斜部３６の上端部）は、サイドレール１２の側面１２Ｓの上端付近に接合されていていたが、本発明はこれに限られない。傾斜部３６の上端部がサイドレール１２の側面１２Ｓにおける車両上下方向中央より車両上下方向上端に近い位置に接合されていればよい。

また、上述した実施形態では、ストッパブラケット２０の側面部材２４の稜線部３８が略Ｕ字状に形成されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、車両前方側及び車両後方側でそれぞれ直線状の稜線部が形成されていてもよい。

また、上述した本実施形態では、ストッパブラケット２０の傾斜部３６がサイドレール１２側に向かって湾曲していることにより、溶接部の応力を低下させることができると説明したが、この構成によれば他にも有利な効果を奏する。例えば、ストッパブラケット２０の傾斜部３６がサイドレール１２の側面１２Ｓの沿っていることにより、サイドレール１２周辺に配置されるブレーキホースの経路を確保することができ、その結果、ブレーキホースの曲りによる圧力損失を発生させず、ブレーキ性能の低下を防ぐことができる。

１２ サイドレール
１２Ｓ 側面
１６ サスペンションロアアーム（ロアアーム）
２０ ストッパブラケット
２２ ストッパ部材
３６ 傾斜部

Claims (5)

1. 車両前後方向を長手方向として配置された矩形断面形状のサイドレールを含んで構成された車体骨格部材と、
   前記車体骨格部材に対して揺動可能に支持されたロアアームと、
   前記サイドレールの車幅方向外側の側面に接合されたストッパブラケットと、
   前記ストッパブラケットの下側に取り付けられ、前記ロアアームと当接することで前記ロアアームの車両上方側への揺動変位を制限するストッパ部材と、
   を備えた車両下部構造であって、
   前記ストッパブラケットは、車両上方かつ車両幅方向外側の斜め上方を向く面を構成する傾斜部を有し、
   前記傾斜部は、車両上方に向かうにつれて前記側面に沿うように湾曲して形成され、
   前記傾斜部の上端は、前記側面における車両上下方向中央より車両上下方向上端に近い位置に接合されている、
   車両下部構造。
2. 前記ストッパブラケットは、
   前記傾斜部と、車両上下方向に沿った面を構成すると共に前記傾斜部と稜線部を介して接続された縦壁部と、からなる側面部材を含んで構成され、
   前記側面部材を車両上下方向に直交する平面で切断したときの断面構造は、車両幅方向内側が開放された略Ｕ字状とされている、
   請求項１に記載の車両下部構造。
3. 前記ストッパブラケットは、前記側面部材と、前記側面部材の下端に接合されて前記ストッパブラケットの底面を構成する底面部材と、を含んで構成されている、
   請求項２に記載の車両下部構造。
4. 前記底面部材には、前記ストッパ部材が取付けられる締結孔が形成され、
   前記締結孔は、前記ストッパブラケットの車両幅方向中央よりも車幅方向外側に形成されている、
   請求項３に記載の車両下部構造。
5. 前記稜線部は、略Ｕ字状であり、
   前記傾斜部の車両前後方向両端及び車両上下方向下端から前記稜線部を介して前記縦壁部が延在している、
   請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の車両下部構造。